Simulação da nuvem de hidrogênio inflamável ao redor do veículo dois segundos após três liberações da válvula de segurança em um túnel com ventilação transversal.
[Imagem: W.G. Houf et al./WHEC]

Tanques perigosos

Os carros e caminhões movidos a hidrogênio têm um potencial de contribuição ao meio ambiente muito superior ao dos veículos elétricos, mas também trazem seus próprios riscos.

Engenheiros da Universidade de Tecnologia de Graz, na Áustria, mostraram agora que o problema pode ser particularmente sério se um veículo a hidrogênio envolver-se em um acidente dentro de um túnel.

A análise envolve os veículos nos quais o hidrogênio é mantido pressurizado em tanques, como tipicamente acontece nos veículos a com células a combustível. Devido à alta densidade energética do hidrogênio e à alta pressão com que ele é armazenado em tanques, esses carros a hidrogênio têm um potencial de danos muito elevado - existem também tecnologias para armazenar o hidrogênio para os carros em estado sólido.

De acordo com as normas atuais, o hidrogênio é armazenado nos automóveis a uma pressão de 700 bar e nos caminhões e ônibus a 350 bar. Se ocorrer dano a um tanque desses, uma grande quantidade de energia é liberada rapidamente; se o hidrogênio pegar fogo, ele queima a temperaturas superiores a 2.000 graus Celsius.

Embora os tanques sejam muito robustos e bem protegidos contra impactos mecânicos, eles não resistem a uma colisão traseira com um caminhão, por exemplo. "Este cenário deve, portanto, ser evitado tanto quanto possível," afirmam Martin Aggarwal e seus colegas.

Sistema de armazenamento veicular de hidrogênio gasoso a 700 bar.
[Imagem: Martin Aggarwal et al. (2024)]

Risco de explosão do hidrogênio

Em termos de probabilidade, o resultado mais provável de um acidente envolvendo um veículo a hidrogênio é que não haverá impacto significativo do próprio gás, que vazará rapidamente para a atmosfera. No entanto, a situação é bem diferente se o acidente ocorrer em túneis ou outros locais restritos. A equipe identificou três cenários de perigo diferentes que podem ocorrer em casos de acidentes graves nessas condições.

No primeiro caso, o dispositivo de alívio de pressão térmica é acionado quando a pressão do tanque aumenta em decorrência de um impacto térmico (por exemplo, um incêndio no veículo ou ao seu redor), liberando o hidrogênio do tanque em um jato controlado. Isso mantém a pressão em um determinado nível e evita a ruptura do tanque. Se o hidrogênio descarregado entrar em combustão - o que pode acontecer facilmente quando misturado ao ar -, a chama é direcionada para o solo. No entanto, isso continua a ser perigoso porque o hidrogênio queima sem cor ou odor, ainda que a zona de perigo seja limitada.

O segundo cenário envolve uma falha na válvula de alívio de pressão, o que pode fazer com que o tanque exploda, criando uma onda de choque que se espalharia por todo o túnel. Até aproximadamente 30 metros do acidente existe o risco de morte para qualquer pessoa, mas esse risco ainda envolve lesões internas graves, como hemorragias nos pulmões, até aproximadamente 300 metros de distância da explosão. Mais longe ainda existe o risco de ruptura dos tímpanos.

O terceiro cenário é o menos provável, envolvendo o hidrogênio sendo liberado sem ser inflamado. Sendo o elemento mais leve da tabela periódica, o hidrogênio subiria e se acumularia em uma nuvem sob o teto do túnel. Se houver uma fonte de ignição (por exemplo, lâmpadas quentes ou um impulso elétrico acionando um ventilador), ocorrerá uma explosão da nuvem de hidrogênio, que também causará uma onda de choque, embora com um impacto muito menor do que a explosão do próprio tanque.

"As nossas investigações mostraram que, embora os cenários de perigo envolvendo veículos a hidrogênio sejam relativamente improváveis, eles apresentam um grande potencial de danos. Os tanques de hidrogênio modernos são construídos de forma tão segura que muita coisa tem de correr mal para que o hidrogênio escape," disse o professor Daniel Fruhwirt.

Teste de fogueira com um tanque de hidrogênio e sua válvula de segurança de acordo com as normais europeias, e o tanque após o teste (direita).
[Imagem: Martin Aggarwal et al. (2024)]

Recomendações para evitar os riscos

Para minimizar os riscos de acidentes com os veículos a hidrogênio, a equipe recomenda diversas medidas, incluindo limites de velocidade mais rígidos nos túneis, controles de distância precisos entre veículos, que sinalizem aos motoristas quando eles estão seguindo muito de perto os outros veículos, e limites de velocidade dinâmicos nos casos de engarrafamentos à frente, para que a velocidade já seja baixa o suficiente ao chegar ao engarrafamento que haja apenas danos menores em caso de colisão traseira.

"O que já foi implementado na maioria dos estados membros da União Europeia, como resultado dos graves acontecimentos do final da década de 1990 e início da década de 2000, é que todos os túneis em autoestradas e rodovias com um comprimento superior a 500 metros sejam túneis de tubo duplo e geralmente não são mais usados para tráfego bidirecional. Isso reduz consideravelmente o risco," disse Fruhwirt.